Reflektoren im Glas Beschreibung

Das Patent bezieht sich auf die Realisierung einer im Glaskörper (beliebiger räumlicher Ausdehnung), mittels Lasertechnik oder

anderer Technologien, an einem bestimmten Punkt/Raum (im Glaskörper) und in einem definierten Winkel, eingebrachten Materialveränderung, eine begrenzte, geometrische Verformung, durch eine begrenzte lokale Erwärmung zu erreichen.

Durch diese Materialveränderung entsteht ein Übergang zwischen zwei Glas-Medien (unterschiedliche

Glasstrukturen- neue Oberfläche) die zur Lichtbrechung bzw. Reflektion führen.

Hier wird künstlich eine Grenzfläche geschaffen, welche als Reflexionsfläche/-volumen genutzt werden kann.

Durch eine wohldimensionierte, berechnete Temperatureinwirkung in einem berechneten Raum, wird die vorhandene Glasstruktur so verändert, dass eine Grenzfläche/Grenzraum gebildet wird, der den Gesetzen der optischen Reflektion folgt, (siehe /l/ )

Durch eine zielgerichtete Positionierung des veränderten Glasbereiches (Grenzfläche/Grenzraum) kann eine Reflektion des auftreffenden Lichtstrahls erreicht werden, so dass der reflektierte Lichtstrahl, durch die Lage der Reflektoren im Glaskörper, in eine gewünschte Richtung gelenkt werden kann, (siehe Skizzel.a/l.b/l.c)

Durch eine entsprechende Verkettung mehrerer Reflektoren (räumliche Gestaltung und Lage im Glaskörper) kann der Lichtstrahl zu einem gewünschten Austrittspunkt am Glaskörper geführt werden. Werden somit mehrere Lichtstrahlen zu einem wohl definierten Austrittspunkt geführt, so kann an dieser Stelle, eine (entsprechend der Anzahl der Lichtstrahlen, Strahlenbündel) definiert, verstärkte, Lichtauskopplung erfolgen.

Die Einbringung der Reflektoren kann an jedem Punkt des Glaskörpers und in einer zuvor berechneten Anzahl erfolgen.

Diese gewollte Führung und damit einhergehende Verstärkung des Lichts hat zur Folge, dass z.B. bei der Solarzellenherstellung (Photovoltaik) weniger und zielgerichteter, Halbleitermaterial eingesetzt werden ,kann um eine Erhöhung der direkten Stromproduktion der Solarzelle (bei gleichem oder geringeren Materialeinsatz) erreicht werden kann. Die Dimensionierung der Größe und der Lage des Reflektors im Glas, ist abhängig von der benutzten Schmelz- Beschussenergie des Einbringungsmediums (Lasertechnik etc.). (siehe /l/)

Der kleinste Radius eines Reflektors im Glas, sollte die Wellenlänge des zu benutzenden Lichtes nicht unterschreiten. Nach oben sind die Abmessungen nur durch die Stabilität des Glaskörpers (Rissfestigkeit) und der Schmelz-/Beschusstechnik begrenzt. Hierbei spielt die Rissfestigkeit des Glaskörpers eine maßgebliche Rolle, (siehe /l/)

Durch die Ionisierung bzw. Erzeugung einer Schmelze des im Focus des Laserstrahls befindlichen Glaskörpers, wird ein Bereich erzeugt, der eine eigene Oberfläche im Glaskörper erhält und damit Reflektionen des Lichtes zulässt.

Durch die Lage, der im Glaskörper veränderten Volumenelement (Reflektoren)

wird ein vorher berechneter Lichtweg im Glas durch den einfallenden Lichtstrahl durchlaufen und kann durch Zusammenführung mehrerer reflektierter Lichtstrahlen verstärkt werden und zu einem ganz bestimmten, berechneten Austrittspunkt geführt werden. (Skizze 2.a/2.b/2.c/2.d/2.eund Skizze 3) Die zum jeweiligen Austrittspunkt geführte Lichtenergie (Intensität) kann durch vorhergehende

Berechnungen und daraus folgend die Berechnung der Reflektoren im Glaskörper zielgerichtet bestimmt werden.

Durch die Wahl der Austrittspunkte in Kombination mit der Lage der Reflektoren kann auch der mögliche Licht-Fokussierungspunkt außerhalb des Glaskörpers liegen.

Eine Veränderung des Glaskörpers wird bei der Erstellung der Reflektoren, nur im Fokus des Laserstrahls vollzogen und damit wird keine Veränderung außerhalb dieses Bereiches erfolgen.

Durch die zielgerichtete Einbringung der Reflektoren im Glaskörper kann ein gebündelter und damit verstärkter Lichtstrahl, auch an den Seitenrändern des Glaskörpers, einen Austrittspunkt bzw.

Verstärkungspunk erhalten.

Die Verhinderung der Bildung von feinen Rissen um die im Glaskörper zu verändernde Stelle (Reflektor) wird erreicht indem von unterschiedlichen Lasern, aus unterschiedlichen Richtungen eine

Vorerwärmung dieses Areals in einem wohl definierten Temperaturbereich, durchgeführt wird.

Durch diese Vorbereitung wird die im Glaskörper existierende Zug- und Rissspannung abgebaut und bei dem finalen Beschuss durch den Laser, zur Erzeugung des gewünschten Reflektors, wird dieses vorbereitete Areal nur in der Formgebung und Lage beeinflusst (neue Oberfläche im Glaskörper) aber es entstehen keine zusätzlichen ikrorisse.

Diese Veränderung schafft die Möglichkeit an der neu geschaffenen Oberfläche eine Totalreflektion zu ermöglichen und den Lichtstrahl in eine zuvor berechnete und gewünschte Richtung zu bringen.

In der Folge können dann von weiteren, bereits durch das Lasersystem eingebrachte Reflektoren, die weiteren, einfallenden Lichtstrahlen (wie bereits erwähnt) in eine gemeinsame Richtung gebracht werden. Dadurch wird zielgerichtet eine berechnete Verstärkung des Lichtstrahls erfolgen und der gebündelte Lichtstrahl kann zu einem vordefinierten, vorberechneten Austrittspunkt geführt werden. Die Verformung im Glaskörper zur Erzeugung der Reflektoren ist nicht ohne Hilfsmittel (Mikroskope) wahrnehmbar da die, wie bei der Glasinnengravur, vorliegenden Risse nicht mehr vorkommen und damit nicht den Punkt durch die Laserverformung, durch das bloße Auge sichtbar machen und auch keine zusätzliche Instabilität des Glaskörpers hervorrufen.

Die Relativbewegung des Glaskörpers zum Fokus des Laserstrahls, kann jede Position im Glaskörper erreichen und somit auch eine gewollte und Berechnete Struktur der Reflektoren erreichen.

Den in den Patentansprüchen angegebenen Erfindungen liegt das Problem zugrunde, verschiedenartige, in Form und Lage, erzeugte Volumenelemente, im Inneren von Glaskörpern auf möglichst einfache Weise in wirtschaftlich vertretbaren Zeiten zu erzeugen, ohne die mechanischen Eigenschaften des Glaskörpers, zu beeinträchtigen.

Eine Anwendung kann diese Neuerung in allen optischen Zweigen der Glasindustrie, wie auch der Flachglasherstellung und der Solarzellenproduktion für Photovoltaikanlagen, finden. Auch im Fensterbau würde sich damit eine Möglichkeit der Solarenergiegewinnung eröffnen.

/l/ Dissertation „Laserstrahlinduzierte Bildung von Silbernanopartikeln in Glas -Modell der Partikelbildung - Thomas Rainer verteidigt am 15.11.2002 Martin

Luther Universität Halle-Wittenberg

Veröffentlicht unter Urn:nbn:de:gbv:3-000004548

11/ Patent Offenlegungsschrift

DE 198 41 547 AI vom 23.03.2000

AktZ. 198 41 547.8

Skizzel.a:

Räumliche Darstellung der Lage von Reflektoren im Glaskörper

Skizze l.b

Räumliche Darstellung der Lage von Reflektoren im Glaskörper (Möglichkeit)

Skizze l.c

Draufsicht der Lage von Reflektoren

Skizze2.a:

Seitenansicht/Vorderansicht der Lichtleitung/Lichtführung

Skizze2.b

Rechte Seitenansicht der Lichtleitung/Lichtführung

Skizze2.c

Räumliche Darstellung der Lichtleitung/Lichtführung

Skizze2.d

Räumliche Darstellung der Lichtleitung/Lichtführung im Glaskörper

Skizze2.e

Räumliche Darstellung des Glaskörpers (blau) in verschiedenen Dimensionen

Skizze3:

Austrittspunkte des reflektierten Licht